Estudios ópticos y fotoacústicos en materiales con transiciones orden - desorden

Se pueden preparar materiales ópticamente no lineales dopando un polímero amorfo con colorantes de gran hiperpolarizabilidad molecular y quitando su centro de simetría por polarización de la muestra con un campo eléctrico intenso. La obtención de estructuras estables durante prolongados períodos de tiempo es esencial para la aplicación de estos materiales a dispositivos ópticos reales. El estudio de la relajación orientacional de esos materiales es útil para chequear su estabilidad. Además, el estudio de los mecanismos de relajación del cromóforo en el material brinda información detallada acerca de la conformación local del polímero y de la dinámica del vínculo entre la cadena polimèrica y la molécula de colorante. Aunque la dinámica de la orientación y relajación del colorante en la matriz ha sido objeto de muchos estudios, las técnicas experimentales usadas para tal fin han sido escasas. El método más usado para la medición del grado de orientación es la Generación de Segunda Armónica (GSA) con láseres pulsados. Esta técnica da una precisa descripción de la dinámica rotacional de películas ópticamente no lineales pero su instrumentación es complicada y costosa. En esta Tesis se muestra como el uso de medidas de transmisión óptica permite seguir el dicroismo inducido en películas de metacrilato dopadas y polarizadas por efecto corona. La polarización del material puede ser realizada a temperatura ambiente; polarizando a alta temperatura, cercana a la temperatura de transición vitrea, se logran algunas ventajas para polímeros. Es posible así un incremento en la movilidad de rotación de la molécula huésped y puede ser obtenida una fuerte orientación. En este campo y otros de alto interés tecnológico es útil una fácil determinación de la temperatura de transición vitrea o de reblandecimiento. En esta tesis se muestra como, las anomalías en las propiedades termoplásticas de un sólido amorfo pueden ser detectadas a tiempo real, monitoreando la señal fotoacùstica inducida por Láser en el mismo, mientras se lo somete a temperaturas por encima de la transición vitrea. Se puede establecer así la zona de temperaturas en la cual ocurre la misma. Esta técnica también fue implementada para la detección de transiciones de fase amorfo - cristalino en sólidos amorfos metálicos de aleaciones de Mg-Zn, pudiendo en estos casos ver como, variando la velocidad de calentamiento, se puede determinar la energía de activación de la transición.Doctor en Físic

Estudios ópticos y fotoacústicos en materiales con transiciones orden-desorden

Se pueden preparar materiales ópticamente no lineales dopando un polímero amorfo con colorantes de gran hiperpolarizabilidad molecular y quitando su centro de simetría por polarización de la muestra con un campo eléctrico intenso. La obtención de estructuras estables durante prolongados períodos de tiempo es esencial para la aplicación de estos materiales a dispositivos ópticos reales. El estudio de la relajación orientacional de esos materiales es útil para chequear su estabilidad. Además, el estudio de los mecanismos de relajación del cromóforo en el material brinda información detallada acerca de la conformación local del polímero y de la dinámica del vínculo entre la cadena polimérica y la molécula de colorante. Aunque la dinámica de la orientación y relajación del colorante en la matriz ha sido objeto de muchos estudios, las técnicas experimentales usadas para tal fin han sido escasas. El método más usado para la medición del grado de orientación es la Generación de Segunda Armónica (GSA) con láseres pulsados. Esta técnica da una precisa descripción de la dinámica rotacional de películas ópticamente no lineales pero su instrumentación es complicada y costosa. En esta Tesis se muestra como el uso de medidas de transmisión óptica permite seguir el dicroismo inducido en películas de metacrilato dopadas y polarizadas por efecto corona. La polarización del material puede ser realizada a temperatura ambiente; polarizando a alta temperatura, cercana a la temperatura de transición vitrea, se logran algunas ventajas para polímeros. Es posible así un incremento en la movilidad de rotación de la molécula huésped y puede ser obtenida una fuerte orientación. En este campo y otros de alto interés tecnológico es útil una fácil determinación de la temperatura de transición vitrea o de reblandecimiento. En esta tesis se muestra como, las anomalías en las propiedades termoplásticas de un sólido amorfo pueden ser detectadas a tiempo real, monitoreando la señal fotoacústica inducida por Láser en el mismo, mientras se lo somete a temperaturas por encima de la transición vitrea. Se puede establecer así la zona de temperaturas en la cual ocurre la misma. Esta técnica también fue implementada para la detección de transiciones de fase amorfo - cristalino en sólidos amorfos metálicos de aleaciones de Mg-Zn, pudiendo en estos casos ver como, variando la velocidad de calentamiento, se puede determinar la energía de activación de la transición.Facultad de Ciencias Exacta

Relajación de moléculas de colorantes orientadas por campo eléctrico en películas acrílicas

Se determinó la evolución temporal de la absorbancia de películas acrílicas dopadas con el colorante Disperse Red 1 y orientadas bajo un campo eléctrico intenso con el fin de analizar el proceso de relajación espacial. Los resultados se ajustaron con el modelo de Kohlrausch-Williams-Watts y con una función biexponencial. Se presentan además resultados de generación de segunda armónica como prueba de la orientación y ruptura de la centrosimetría del medio.Measurements of optical absorbance was used to study the relaxation of acrylic films doped with a dye and poled by electric field. Results were adjusted by the model of Kohlrausch-Williams-Watts and a biexponencial funtion. Second harmonic generation was presented as a test of orientation and the lack of symmetry of the poled film.Centro de Investigaciones Óptica

Dirt reference standard for surface cleanliness measurements

Thin films based on polymer poly(isobutyl methacrylate) (PIBMA), doped with carbon black particles deposited on steel plate substrates are proposed as dirt reference standards for cleanliness accreditation methods, particularly for instruments based on laser ablation. The films were made with the spin-coating method, obtaining layers with thickness between 4 and 17 μm. Carbon black particles with sizes smaller than 100 nm and concentrations between 1 and 27.6 mgr/cm³ were used. Characterization of the films was made by using absorbance measurements and laser ablation-induced photoacoustic.Facultad de IngenieríaCentro de Investigaciones Óptica

A real time method for surface cleanliness measurement

The measurement of surface cleanliness is a signifi cant problem in many industrial and technological processes. Existing methods are based on laboratory procedures, that are not performed in real time, can not be automated, and usually are restricted to a small portion of the sample. In this study we describe a new method for real time measurement of the amount of surface dirt or contamination deposited on a surface. It relies on the ablation of the surface dirt film by means of a short laser pulse, and the subsequent measurement of the emitted sound. The intensity of the sound is proportional to the amount of surface dirt and provides a direct measurement of the cleanli ness of the surface. We also developed a reference sample for calibration, based on a uniform distribution of dots printed on white paper. The density and the dot size can be easily modified providing a homogeneous, uniform and reproducible standard for the measurement. Based on this method, we designed, de veloped and patented the first industrial instrument for on line determination of the degree of cleanliness of manufactured cold rolled steel plate bobbins.Facultad de Ciencias Exacta

A real time method for surface cleanliness measurement

The measurement of surface cleanliness is a signifi cant problem in many industrial and technological processes. Existing methods are based on laboratory procedures, that are not performed in real time, can not be automated, and usually are restricted to a small portion of the sample. In this study we describe a new method for real time measurement of the amount of surface dirt or contamination deposited on a surface. It relies on the ablation of the surface dirt film by means of a short laser pulse, and the subsequent measurement of the emitted sound. The intensity of the sound is proportional to the amount of surface dirt and provides a direct measurement of the cleanli ness of the surface. We also developed a reference sample for calibration, based on a uniform distribution of dots printed on white paper. The density and the dot size can be easily modified providing a homogeneous, uniform and reproducible standard for the measurement. Based on this method, we designed, de veloped and patented the first industrial instrument for on line determination of the degree of cleanliness of manufactured cold rolled steel plate bobbins.Facultad de Ciencias Exacta

Photoacoustic characterization of phase transitions in amorphous metal alloys

In this work a pulsed laser photoacoustic technique is employed in amorphous alloys for the characterization of crystallization temperatures and the determination of the activation energies for the transitions. It is shown that the changes produced in the photoacoustic signal generated by low energy laser pulses (< 200 μJ), is a sensitive probe for detecting the crystallization of a metallic amorphous sample. A piezoelectric transducer attached to the sample by means of a glass substrate was used for the acoustic detection. The developed technique has the advantages of requiring a minimum amount of sample, with no special sample preparation or conditioning. In order to demonstrate the validity of the technique, it was applied to the study of the crystallization processes of the amorphous Mg-Zn alloy, comparing the result with respect to resistivity measurements.Facultad de Ciencias Exacta

Photoacoustic characterization of phase transitions in amorphous metal alloys

In this work a pulsed laser photoacoustic technique is employed in amorphous alloys for the characterization of crystallization temperatures and the determination of the activation energies for the transitions. It is shown that the changes produced in the photoacoustic signal generated by low energy laser pulses (< 200 μJ), is a sensitive probe for detecting the crystallization of a metallic amorphous sample. A piezoelectric transducer attached to the sample by means of a glass substrate was used for the acoustic detection. The developed technique has the advantages of requiring a minimum amount of sample, with no special sample preparation or conditioning. In order to demonstrate the validity of the technique, it was applied to the study of the crystallization processes of the amorphous Mg-Zn alloy, comparing the result with respect to resistivity measurements

Photoacoustic characterization of phase transitions in amorphous metal alloys

In this work a pulsed laser photoacoustic technique is employed in amorphous alloys for the characterization of crystallization temperatures and the determination of the activation energies for the transitions. It is shown that the changes produced in the photoacoustic signal generated by low energy laser pulses (< 200 μJ), is a sensitive probe for detecting the crystallization of a metallic amorphous sample. A piezoelectric transducer attached to the sample by means of a glass substrate was used for the acoustic detection. The developed technique has the advantages of requiring a minimum amount of sample, with no special sample preparation or conditioning. In order to demonstrate the validity of the technique, it was applied to the study of the crystallization processes of the amorphous Mg-Zn alloy, comparing the result with respect to resistivity measurements.Facultad de Ciencias Exacta

A real time method for surface cleanliness measurement

The measurement of surface cleanliness is a signifi cant problem in many industrial and technological processes. Existing methods are based on laboratory procedures, that are not performed in real time, can not be automated, and usually are restricted to a small portion of the sample. In this study we describe a new method for real time measurement of the amount of surface dirt or contamination deposited on a surface. It relies on the ablation of the surface dirt film by means of a short laser pulse, and the subsequent measurement of the emitted sound. The intensity of the sound is proportional to the amount of surface dirt and provides a direct measurement of the cleanli ness of the surface. We also developed a reference sample for calibration, based on a uniform distribution of dots printed on white paper. The density and the dot size can be easily modified providing a homogeneous, uniform and reproducible standard for the measurement. Based on this method, we designed, de veloped and patented the first industrial instrument for on line determination of the degree of cleanliness of manufactured cold rolled steel plate bobbins.Facultad de Ciencias Exacta